Di José Miguel Muñoz Gómez – I rivestimenti in polietilene ad alta densità sono rinomati per le prestazioni di contenimento nelle discariche, nelle miniere, nelle acque reflue e in altri settori vitali. Meno discusso ma meritevole di valutazione è il livello superiore di impronta di carbonio fornito dalle geomembrane in HDPE rispetto alle barriere tradizionali come l'argilla compattata.
Un rivestimento in HDPE da 1,5 mm (60 mil) può fornire una tenuta simile a 0,6 m di argilla compattata omogenea di alta qualità e produrre una permeabilità inferiore a 1 x 10-11 m/sec (secondo ASTM D 5887). La geomembrana in HDPE supera successivamente le misure complessive di impermeabilità e sostenibilità quando si esamina l'intera documentazione scientifica, considerando tutte le risorse e l'energia nella produzione di geomembrane in argilla e HDPE da utilizzare come strato barriera.
L’approccio geosintetico fornisce, come mostrano i dati, una soluzione più rispettosa dell’ambiente.
IMPRONTA DI CARBONIO E CARATTERISTICHE GEOMEMBRANE IN HDPE
Il componente principale dell'HDPE è il monomero etilene, che viene polimerizzato per formare polietilene. I catalizzatori principali sono il tetracloruro di alluminio trialchilitatanio e l'ossido di cromo
La polimerizzazione dell'etilene e dei co-monomeri in HDPE avviene in un reattore in presenza di idrogeno a una temperatura fino a 110° C (230° F). La polvere di HDPE risultante viene quindi immessa in un pellettizzatore.
SOTRAFA utilizza un sistema calandrato (matrice piatta) per realizzare la sua geomembrana primaria in HDPE (ALVATECH HDPE) da questi pellet.
Identificazione dei gas serra e CO2 equivalenti
I gas serra inclusi nella nostra valutazione dell’impronta di carbonio erano i principali gas serra considerati in questi protocolli: anidride carbonica, metano e protossido di azoto. Ogni gas ha un diverso potenziale di riscaldamento globale (GWP), che è una misura di quanto una data massa di gas serra contribuisce al riscaldamento globale o al cambiamento climatico.
L'anidride carbonica ha per definizione un GWP pari a 1,0. Per includere quantitativamente i contributi del metano e del protossido di azoto all'impatto complessivo, la massa delle emissioni di metano e protossido di azoto viene moltiplicata per i rispettivi fattori GWP e quindi aggiunta alle emissioni massiche di biossido di carbonio per calcolare una massa "equivalente di biossido di carbonio" emissione. Ai fini di questo articolo, i GWP sono stati presi dai valori elencati nella guida EPA statunitense del 2010 “Relazione obbligatoria delle emissioni di gas serra”.
I GWP dei gas serra considerati in questa analisi:
Anidride carbonica = 1,0 GWP 1 kg CO2 eq/Kg CO2
Metano = 21,0 GWP 21 Kg CO2 eq/Kg CH4
Protossido di azoto = 310,0 GWP 310 kg CO2 eq/kg N2O
Utilizzando i GWP relativi dei gas serra, la massa di anidride carbonica equivalente (CO2eq) è stata calcolata come segue:
kg CO2 + (21,0 x kg CH4) + (310,0 x kg N2O) = kg CO2 eq
Ipotesi: informazioni su energia, acqua e rifiuti derivanti dall'estrazione delle materie prime (petrolio o gas naturale) attraverso la produzione di pellet di HDPE e quindi la produzione di HDPE geomembrana:
Geomembrana in HDPE di spessore 5 mm, con densità 940 Kg/m3
L’impronta di carbonio dell’HDPE è di 1,60 Kg CO2/kg polietilene (ICE, 2008)
940 Kg/m3 x 0,0015 mx 10.000 m2/ha x 1,15 (scarti e sormonti) = 16,215 Kgr HDPE/ha
E = 16.215 Kg HDPE/Ha x 1,60 Kg CO2/kg HDPE => 25,944 Kg CO2 eq/ha
Presupposto Trasporto: 15,6 m2/camion, 1.000 km dallo stabilimento di produzione al cantiere
15 kg CO2/gal diesel x gal/3.785 litri = 2,68 Kg CO2/litro diesel
26 g N2O/gal diesel x gal/3.785 litri x 0,31 kg CO2 eq/g N2O = 0,021 kg CO2 eq/litro diesel
44 g CH4/gal diesel x gal/3.785 litri x 0,021 kg CO2 eq/g CH4 = 0,008 kg CO2 eq/litro diesel
1 litro di gasolio = 2,68 + 0,021 + 0,008 = 2,71 kg CO2 eq
Emissioni legate al trasporto di prodotti su strada da parte di camion:
E = TMT x (EF CO2 + 0,021∙EF CH4 + 0,310∙EF N2O)
E = TMT x (0,972 + (0,021 x 0,0035)+(0,310 x 0,0027)) = TM x 0,298 Kg CO2 eq/tonnellata-miglio
Dove:
E = Emissioni totali di CO2 equivalente (kg)
TMT = Tonnellata Miglia Percorse
EF CO2 = fattore di emissione di CO2 (0,297 kg CO2/tonnellata-miglio)
EF CH4 = fattore di emissione CH4 (0,0035 gr CH4/tonnellata-miglio)
EF N2O = fattore di emissione di N2O (0,0027 g N2O/tonnellata-miglio)
Conversione in unità metriche:
0,298 kg CO2/tonnellata‐miglio x 1,102 tonnellate/tonnellata x miglio/1,61 km = 0,204 kg CO2/tonnellata‐km
E = TKT x 0,204 kg CO2 eq/tonnellata‐km
Dove:
E = Emissioni totali di CO2 equivalente (Kg)
TKT = tonnellata – chilometri percorsi.
Distanza dallo stabilimento di produzione (Sotrafa) al cantiere (ipotetico) = 1000 km
Peso tipico del camion caricato: 15.455 kg/camion + 15,6 m2 x 1,5 x 0,94/camion = 37.451 kg/camion
641 camion/ha
E = (1.000 km x 37.451 kg/camion x tonnellata/1.000 kg x 0,641 camion/ha) x 0,204 kg CO2 eq/tonnellata-km =
E = 4.897,24 Kg CO2 eq/ha
Riepilogo dell'impronta di carbonio della geomembrana HDPE 1,5 mm
CARATTERISTICHE DEI liner in argilla compattata e la sua impronta di carbonio
I rivestimenti in argilla compattata sono stati storicamente utilizzati come strati barriera nelle lagune d'acqua e negli impianti di contenimento dei rifiuti. I requisiti normativi comuni per i rivestimenti in argilla compattata sono uno spessore minimo di 0,6 m, con una conduttività idraulica massima di 1 x 10‐11 m/sec.
Il processo: l'argilla alla fonte del prestito viene scavata utilizzando attrezzature edili standard, che caricano anche il materiale su autocarri con cassone ribaltabile a tre assi per il trasporto al cantiere. Si presuppone che ciascun camion abbia una capacità di 15 m3 di terreno sciolto. Utilizzando un fattore di compattazione di 1,38, si stima che sarebbero necessari oltre 550 camion di terreno per costruire un rivestimento di argilla compattata di 0,6 m di spessore su un’area di un ettaro.
La distanza dalla fonte del prestito al luogo di lavoro è, ovviamente, specifica del sito e può variare notevolmente. Ai fini di questa analisi è stata assunta una distanza di 16 km (10 miglia). Il trasporto dalla fonte di prestito dell’argilla e dal cantiere rappresenta una componente importante delle emissioni complessive di carbonio. Qui viene esplorata la sensibilità dell’impronta di carbonio complessiva ai cambiamenti in questa variabile specifica del sito.
Riepilogo dell'impronta di carbonio del rivestimento in argilla compattata
CONCLUSIONE
Sebbene le geomembrane in HDPE saranno sempre selezionate per le prestazioni prima che per i vantaggi legati all'impronta di carbonio, i calcoli utilizzati qui supportano ancora una volta l'uso di una soluzione geosintetica per motivi di sostenibilità rispetto ad altre soluzioni costruttive comuni.
Le geomembrane come ALVATECH HDPE 1,5 mm saranno specificate per la loro elevata resistenza chimica, le forti proprietà meccaniche e la durata di servizio a lungo termine; ma dovremmo anche prenderci il tempo per riconoscere che questo materiale offre un livello di impronta di carbonio 3 volte inferiore rispetto all’argilla compattata. Anche se si valuta un’argilla di buona qualità e un sito preso in prestito a soli 16 km dal sito del progetto, le geomembrane in HDPE provenienti da 1.000 km di distanza superano comunque l’argilla compattata in termini di impronta di carbonio.
Da: https://www.geosynthetica.net/carbon-footprint-hdpe-geomembranes-aug2018/
Orario di pubblicazione: 28 settembre 2022